Un cilindro idraulico inizia a perdere fluido quando la guarnizione perde elasticità o si consuma contro lo stelo: la pressione cala, la linea si ferma e la riparazione si riduce alla ricerca di una tenuta del profilo giusto. Una guarnizione in gomma standard spesso non è disponibile nella misura necessaria, e la sua durata in un gruppo dinamico è breve. La produzione di guarnizioni in poliuretano risolve entrambi i problemi: il poliuretano colato mantiene la tenuta diverse volte più a lungo della gomma e viene colato per qualsiasi profilo a partire da un disegno. Di seguito spiego perché una guarnizione in poliuretano è migliore di una in gomma o in PTFE, come scegliere la durezza, con quale tecnologia viene realizzata e cosa serve per un ordine in fabbrica.
Perché una guarnizione in poliuretano dura più di una in gomma
Il poliuretano unisce resistenza all’usura ed elevata resistenza alla trazione, per cui una guarnizione realizzata con esso mantiene la tenuta in un gruppo mobile più a lungo di una in gomma e resiste meglio all’estrusione nel gioco sotto pressione. Questa è la ragione principale del passaggio alle tenute in poliuretano in idraulica.
La superficie di lavoro della guarnizione sfrega costantemente contro lo stelo o la parete del cilindro, ed è l’usura a determinare la durata. L’abrasione del poliuretano colato secondo DIN 53516 è di 38-39 mm³, mentre nella gomma NBR, il materiale di tenuta più diffuso, arriva a 80-150 mm³. A parità di condizioni, un labbro in poliuretano si consuma diverse volte più lentamente. Il secondo fattore è la resistenza alla trazione: nel poliuretano è di 39-87 MPa contro 10-25 MPa della gomma NBR. Una maggiore resistenza significa che la guarnizione non si strappa sul labbro e non viene estrusa nel gioco tra lo stelo e la guida sotto una pressione pulsante.
Il poliuretano resiste inoltre agli oli e ai fluidi idraulici al livello della gomma resistente agli oli, ma la supera nettamente per l’usura. L’intervallo di lavoro da -60 a +100 °C copre la maggior parte dei sistemi idraulici industriali, dalle macchine al freddo ai gruppi riscaldati.
Un altro vantaggio è la resistenza allo strappo sul labbro. Il labbro di tenuta della guarnizione lavora costantemente al limite, avvolgendo lo stelo a ogni corsa. La gomma a bassa resistenza alla trazione intacca rapidamente questa zona, e la guarnizione inizia a perdere in un filo sottile anche con la parte principale integra. Il poliuretano, con la sua maggiore resistenza, mantiene il labbro integro molto più a lungo, per cui la tenuta cede in modo graduale e prevedibile, non con una perdita improvvisa. Per i sistemi idraulici dove un cedimento improvviso della tenuta significa un arresto di emergenza, questa prevedibilità della durata è spesso più importante della cifra stessa di resistenza all’usura.
Confronto in numeri dei materiali per guarnizioni
Per le tenute contano tre parametri contemporaneamente: resistenza all’usura, resistenza alla trazione e resistenza all’ambiente. Di seguito sono riassunte le caratteristiche di riferimento dei materiali con cui si realizzano più spesso guarnizioni e paraoli.
| Materiale | Abrasione (DIN 53516), mm³ | Temperatura di lavoro, °C | Durezza | Resistenza alla trazione, MPa | Resistenza agli oli |
|---|---|---|---|---|---|
| Poliuretano (TIMOL) | 38-39 | -60…100 | 85A-95A | 39-87 | eccellente |
| Gomma NBR | 80-150 | -30…100 | 40A - 90A | 10-25 | buona |
| Gomma siliconica | 150-350 | -60…230 | 20A - 80A | 5-12 | moderata |
| PTFE | 200-500 | -200…260 | 50D - 65D | 15-35 | eccellente |
I numeri spiegano perché il poliuretano domina nelle tenute dinamiche. La gomma siliconica sopporta un ampio intervallo di temperatura, ma la sua abrasione di 150-350 mm³ e una resistenza di soli 5-12 MPa la rendono inadatta alle guarnizioni mobili sotto carico; è un materiale per guarnizioni statiche resistenti al calore. Il PTFE è chimicamente inerte e lavora fino a +260 °C, ma la sua abrasione di 200-500 mm³ e lo scorrimento sotto carico limitano la durata nei gruppi con attrito. La gomma NBR è economica e resistente agli oli, ma è da 3 a 4 volte peggiore del poliuretano per usura e la metà per resistenza. Il poliuretano offre il miglior equilibrio proprio per le tenute mobili sotto pressione.
Per le tenute di steli e pistoni non abbassate la durezza in nome della morbidezza. Un labbro troppo morbido viene estruso nel gioco tra lo stelo e la guida sotto pressione e si distrugge in fretta. Per le tenute mobili prendete i valori di durezza più alti; questo prolunga direttamente la durata. Lasciate i gradi morbidi per le tenute a contatto statiche a bassa pressione.
Tecnologia di produzione delle guarnizioni per colata libera
Le guarnizioni in poliuretano si colano con la tecnologia di colata libera, che non richiede un costoso stampo a pressione ed è quindi economicamente giustificata anche per un singolo pezzo di riparazione. Questo è un vantaggio chiave quando serve una guarnizione dal profilo non standard per un gruppo specifico.
Il processo inizia con la preparazione di uno stampo per il profilo di guarnizione richiesto: il diametro di sede, l’altezza, la forma del labbro di tenuta. Il poliuretano della durezza indicata viene colato nello stampo e polimerizzato, dopodiché il pezzo viene portato alla misura esatta se necessario. Poiché la colata libera consente di riprodurre geometrie complesse, la fabbrica realizza non solo guarnizioni, ma anche paraoli per la tenuta degli alberi e anelli ammortizzatori per idraulica e pneumatica. Il materiale non lascia tracce sulle superfici accoppiate e non attira sporco, per cui il gruppo resta pulito più a lungo. Maggiori informazioni sul servizio di produzione nella sezione Servizi.
La scelta della durezza in fase di colata è critica. Lo stesso poliuretano con durezze diverse si comporta come materiali diversi: un labbro morbido aderisce meglio ma tiene peggio la pressione, uno duro al contrario. Per questo il tecnologo imposta la durezza in base alle condizioni concrete di tenuta.
La colata libera è vantaggiosa anche perché consente di realizzare misure di riparazione. Quando lo stelo o il cilindro sono già stati rettificati per la riparazione e una guarnizione standard non va bene per diametro, lo stampo viene preparato sulla misura reale delle parti accoppiate. Questo salva un gruppo usurato che altrimenti andrebbe dismesso per l’assenza di una tenuta della misura giusta nei cataloghi. Per apparecchiature vecchie o rare, tolte dalla produzione, realizzare una guarnizione sulle dimensioni reali è spesso l’unico modo per rimettere in funzione la macchina.
Dove si usano le guarnizioni in poliuretano e come ordinarle
Le guarnizioni, i paraoli e gli anelli di tenuta in poliuretano lavorano in impianti idraulici e pneumatici, presse, pompe idrauliche, steli di cilindri e gruppi con alberi rotanti. Il loro compito è sigillare un giunto, impedire al fluido di lavoro di uscire e proteggere il gruppo da polvere e umidità dall’esterno, garantendo al contempo la libera corsa delle parti mobili.
Il modo più comodo per ottenere una guarnizione precisa è rilevare le misure dalla tenuta vecchia e dalle parti accoppiate: il diametro dello stelo o del pistone, il diametro di sede della cava, la sua larghezza e profondità, e registrare inoltre il profilo del labbro. Se la guarnizione vecchia è conservata, basta consegnarla come campione e la fabbrica riprodurrà la geometria senza un disegno a parte. Quando la tenuta si distrugge spesso, conviene rivedere allo stesso tempo anche il gioco nel gruppo: a volte la causa non è nel materiale della guarnizione, ma in una guida usurata che aumenta il gioco e provoca l’estrusione del labbro.
Per ordinare la produzione di una guarnizione per il vostro gruppo, fornite alla fabbrica un disegno della tenuta o un campione della guarnizione vecchia insieme alle condizioni di lavoro: il tipo di fluido, la temperatura, il tipo di movimento e la durezza richiesta. Con questi dati il tecnologo selezionerà la marca di poliuretano e la produzione riprodurrà il profilo con la tecnologia di colata libera. Consultate le misure standard disponibili delle tenute nel catalogo, e per un calcolo su un profilo non standard contattate la fabbrica TIMOL tramite la pagina Contatti.